来自美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的科学家团队在美国成功完成了容量空前的电动推进器原型的激活。该设备是与普林斯顿大学和克利夫兰格伦中心的研究人员合作开发的，运行功率范围为 120 千瓦。所达到的指数比该国已评估的任何其他类似系统的强度高出 25 倍。技术演示于 2026 年 2 月在航天局设施进行。
该实验在可冷凝金属推进剂真空室（缩写为 CoMeT）内进行，可以使用金属蒸气进行安全测试。该装置使用锂蒸气作为主要燃料来产生必要的推力。在工程师进行的五次点火过程中，发动机的钨电极记录的温度超过了 2,800 摄氏度。技术进步为规划未来载人火星任务奠定了具体基础。
磁等离子体动力学系统在实验室中的功能
所测试的设备被归类为磁等离子体动力系统，在航空航天领域通常简称为 MPD。该技术与传统电动机的不同之处在于，它应用高强度电流，直接与推进器核心中产生的磁场相互作用。这种物理相互作用以电磁方式加速锂等离子体离开发动机。连续的过程在太空真空中产生恒定的推力。以前的模型几乎完全依赖太阳能电池板发电，限制了在距太阳很远的距离处加速的能力。
建造原型需要联合工程团队两年的紧张工作。喷气推进实验室高级研究科学家詹姆斯·波尔克称赞真空室中获得的结果是深空探索的一个重要里程碑。传感器捕获的数据表明，推进器不仅运行稳定，而且完全达到了任务数学家设计的功率水平。收集这些信息可以为构建更大版本的设备提供精确的参数。
MPD推进剂的概念自20世纪60年代以来一直在学术界流传，但实际应用面临严峻的技术障碍。在这次实验之前，美国领土上从未发生过如此高功率的行动。使用锂作为发动机动力源也代表了一项重大创新，因为这种推进剂形式从未在正式任务中进行过飞行。该概念在实验室的验证结束了数十年来对该模型可行性的不确定性。
相对于传统化学火箭的操作优势
从化学推进到电力推进的转变为规划星际旅行提供了巨大的经济和后勤效益。 JPL 团队的计算表明，与目前用于打破地球重力的高功率火箭相比，电气系统可以减少 90% 的推进剂消耗。所需燃料量的大幅节省减少了航天器发射时的总重量。因此，每次任务的财务成本急剧下降，从而可以发送更重的有效载荷。
电力推进的飞行机制在与传统燃料燃烧不同的物理原理下运行。化学发动机产生受控爆炸，产生立即猛烈的推力，在几分钟内耗尽坦克。另一方面，电气系统从中央源收集能量，并用它来缓慢、不间断地电离和排出小部分气体。这种持久的力量在真空中累积数月的速度，最终超过传统火箭的最大速度。
该航天局已经在太阳系的活跃任务中使用了该技术的较弱版本。 NASA 的 Psyche 探测器目前使用施加小而恒定的力的电动机以超过 200,000 公里每小时的速度行驶。研究人员预计，新型锂 MPD 推进器将提供比运行中的模型大大优越的推力。将这些高性能发动机与紧凑型核反应堆相结合，成为支撑人类登陆火星所需生命维持模块重量的最可行的解决方案。
行星际探索的热挑战和目标
2026 年 2 月测试的成功也凸显了工程在首次飞行之前需要克服的技术障碍。主要挑战在于管理磁等离子体动力系统在加速期间产生的极端热量。 2,800 摄氏度左右的温度需要创造能够承受热应力而不熔化或变形的新型金属和陶瓷化合物。寻找足够坚固的材料将指导该机构实验室未来几年的研究。
整合初步数据后，项目负责人为下一个十年的发展制定了新的技术目标时间表。这些目标旨在将当前技术扩展到长期载人旅行所需的标准。优先事项包括：
- 将每个推进器的容量提高到500千瓦至1兆瓦的范围。
- 合成在 2,800 摄氏度以上仍能保持结构完整性的金属合金。
- 确保发动机不间断运行超过23000小时。
- 同步集成在同一空间底盘上的多个推进器的操作。
- 在前往火星的旅程中，结合安全的核能源为系统提供动力。
太空任务建筑师计算出，一艘飞往红色星球的载人航天器将需要 2 到 4 兆瓦的总能量，才能在对宇航员来说生物安全的时间内完成旅程。满足如此巨大的能源需求需要安装包含多个 MPD 推进器的阵列。这些发动机需要同时、完美地连续运行近三年，并且在深空运输期间不可能进行任何外部维护。
核推进计划和该机构的时间表
美国宇航局局长贾里德·艾萨克曼关注了实验室的结果，并称发动机点火是航空航天工程的历史性事件。这位高管强调，电力系统在这些功率水平上的运行标志着美国的范式转变。该实验是太空核推进计划（SNP）的一部分，该计划协调政府掌握新一代运输技术的努力。该倡议旨在保证必要的基础设施，以将人类的存在扩展到月球轨道之外。
艾萨克曼重申，该机构的长期重点仍然是美国宇航员抵达火星表面。该机构开展了多个并行项目，但仍保持战略投资，旨在使这一探索性飞跃成为可能。锂推进器的性能代表了勘探委员会制定的时间表内切实、可衡量的进展。 MPD 技术的验证减少了星际运输工具最终设计的不确定性。
能够建造新发动机的知识库源自该机构数十年积累的实践经验。深空一号和黎明探测器等开创性任务成为第一代太空电力推进的测试平台。詹姆斯·波尔克等专家运用从这些机器人卫星中吸取的经验教训来解决旧模型的设计缺陷。离子和等离子体加速系统的不断发展现在在锂原型中达到了顶峰，为未来几十年内穿越行星际空间的船舶建造铺平了道路。